Международная группа астрономов, использующая спутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и космический телескоп Spitzer, сообщила, что возможно обнаружила первую планету, находящуюся близко к белому карлику, плотному остатку звезды, похожей на Солнце, всего на 40% больше, чем Земной шар.
Объект размером с Юпитер, получивший название WD 1856 b, примерно в семь раз больше белого карлика, названного WD 1856+534. Он обращается вокруг звездного останка каждые 34 часа, что более чем в 60 раз быстрее, чем Меркурий вращается вокруг нашего Солнца.
«WD 1856 b каким-то образом очень близко подошел к своему белому карлику и сумел остаться целым, – сказал Эндрю Вандербург, доцент астрономии Университета Висконсин-Мэдисон. – Процесс создания белых карликов разрушает близлежащие планеты, и все, что позже приближается слишком близко, обычно разрывает на части огромной гравитацией звезды. У нас все еще есть много вопросов о том, как WD 1856 b прибыл на свое нынешнее место, оставшись в живых».
TESS отслеживает большие участки неба в течение почти месяца. Это позволяет спутнику находить экзопланеты или миры за пределами нашей солнечной системы, фиксируя изменения яркости звезды, возникающие, когда планета пересекает свою звезду или проходит мимо нее.
Спутник заметил WD 1856 b на расстоянии 80 световых лет от нас в северном созвездии Дракона. Он вращается вокруг холодного белого карлика, который составляет примерно 18 тысяч километров в поперечнике, может быть возрастом до 10 миллиардов лет и является далеким членом тройной звездной системы.
Когда у звезды, похожей на Солнце, заканчивается топливо, она увеличивается в сотни или тысячи раз от своего первоначального размера, образуя более холодную звезду красного гиганта. В конце концов, он выбрасывает наружные слои газа, теряя до 80% своей массы. Оставшееся горячее ядро становится белым карликом. Любые близлежащие объекты обычно поглощаются и сжигаются во время этого процесса, что в этой системе включило бы WD 1856 b на его текущую орбиту. Вандербург и его коллеги считают, что возможная планета должна была возникнуть как минимум в 50 раз дальше от своего нынешнего местоположения.
«Мы давно знаем, что после рождения белых карликов далекие небольшие объекты, такие как астероиды и кометы, могут разлетаться внутрь к этим звездам. Обычно они разрываются сильной гравитацией белого карлика и превращаются в диск из обломков, – сказал соавтор Сийи Сю, помощник астронома в международной обсерватории Близнецов в Хило, Гавайи, которая является программой NOIRLab Национального научного фонда. – Вот почему я был так взволнован, когда Эндрю рассказал мне об этой системе. Мы видели намеки на то, что планеты тоже могут разлететься внутрь, но, похоже, это первый раз, когда мы видим планету, которая прошла весь путь целиком».
Команда предлагает несколько сценариев, которые могли бы подтолкнуть WD 1856 b к эллиптическому пути вокруг белого карлика. Эта траектория со временем стала бы более круговой, поскольку гравитация звезды растягивала объект, создавая огромные приливы, которые рассеивали ее орбитальную энергию.
«Наиболее вероятный случай связан с несколькими другими телами размером с Юпитер, близкими к первоначальной орбите WD 1856 b, – отметила соавтор Джульетта Беккер, научный сотрудник 51 Pegasi b в области планетологии в Калтехе (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене. – Гравитационное влияние таких больших объектов может легко учесть необходимую нестабильность, чтобы сбить планету внутрь. Но на данный момент у нас все еще больше теорий, чем данных».
Другие возможные сценарии включают постепенное гравитационное притяжение двух других звезд в системе, красных карликов G229-20 A и B, в течение миллиардов лет и пролет звезды-изгоя, возмущающий систему. Команда Вандербурга считает, что эти и другие объяснения менее вероятны, потому что они требуют точно настроенных условий для достижения тех же эффектов, что и у потенциальных гигантских планет-компаньонов.
Объекты размером с Юпитер могут обладать огромным диапазоном масс: от планет, которые всего в несколько раз массивнее Земли, до звезд с малой массой, в тысячи раз превышающих массу Земли. Другие – коричневые карлики, которые находятся на границе между планетой и звездой. Обычно ученые обращаются к наблюдениям за лучевой скоростью, чтобы измерить массу объекта, которая может намекнуть на его состав и природу. Этот метод работает, изучая, как движущийся по орбите объект притягивает свою звезду и изменяет цвет ее света. Но в данном случае белый карлик настолько стар, что его свет стал слишком тусклым и невыразительным, чтобы ученые могли заметить заметные изменения.
Вместо этого команда наблюдала систему в инфракрасном диапазоне с помощью Спитцера, всего за несколько месяцев до вывода телескопа из эксплуатации. Если бы WD 1856 b был коричневым карликом или звездой с малой массой, он бы излучал собственное инфракрасное свечение. Это означает, что Спитцер зафиксировал бы более яркий транзит, чем если бы объект был планетой, которая блокировала бы, а не излучала бы свет. Когда исследователи сравнили данные Spitzer с наблюдениями прохождения видимого света, сделанными с помощью Gran Telescopio Canarias на испанских Канарских островах, они не увидели заметной разницы. Это, в сочетании с возрастом звезды и другой информацией о системе, привело их к выводу, что WD 1856 b, скорее всего, является планетой не более чем в 14 раз больше Юпитера. Будущие исследования и наблюдения могут подтвердить этот вывод.
